2 国内外电网动态无功补偿的现状
我国电网中目前使用最为广泛的补偿装置是机械投切的并联电容器组。为满足调压要求，在低压供电网络中装设了大量的并联电容器组，在中压配电网络中装设了少量的并联电容器组。20世纪70年代初，武汉钢铁公司在1.7 cm轧机工程中进口了由比利时直流励磁饱和电抗器与日本电容器组成的静止补偿装置后，国内才对动态无功补偿问题引起了重视。自20世纪80年代以来，我国对晶闸管控制的SVC投入了大量研发力量，目前已有了一定的技术基础，但高压大容量产品仍主要依靠进口。
目前，我国输电系统中一共有5地6套大容量SVC投入使用，它们分别被装设在广东江门、湖南云田、湖北凤凰山（2套）、河南小刘以及辽宁沙岭的500 kV变电站中。此类SVC多为进口，其中有3套是ABB公司的产品。高电压等级下SVC面临的最为严重的问题是电容器爆炸，如广东江门500 kV变电站中SVC运行5年后并联电容器爆炸，湖南云田500 kV变电站中SVC自1988年以来发生了4次电容器组爆炸事故。
在380 V~10 kV配电系统中，近年来主要采用无平滑调节功能的TSC实现分级无功补偿。
SVC在大型工矿企业中的应用较为广泛，在钢铁企业中的应用尤为突出，武汉钢铁公司、包头钢铁公司、宝山钢铁公司、济南钢铁公司、张家港沙钢铁公司、天津钢管公司等均装有该补偿装置。如济南钢铁公司中厚板厂二期工程在35 kV母线上就安装了由西门子公司设计制造的一套容量为25 Mvar的 SVC，2001年底带负荷一次投运成功。
1999年3月，我国第一台工业化STATCOM在河南省洛阳市朝阳变电站成功并网运行，标志着我国掌握了高压大容量FACTS设备的设计制造技术。该STATCOM基于GTO器件，主电路核心部分是电压型多重化逆变器，容量为±20 Mvar，由清华大学电机系柔性输配电系统研究所与河南省电力局联合研制。为了进行机理研究，事先还研制了1台300 kvar中间工业试验装置，于1995年8月并网闭环运行。目前，清华大学电机系正和上海市电力局联合研制基于链式结构的±50 Mvar STATCOM，它将应用于上海500 kV电网中。
从国际范围来讲，目前SVC与STATCOM都已得到普遍的应用。SVC出现早，应用时间长，仅ABB公司，其目前在全世界投运的SVC就已超过370套，ABB与西门子两个公司已安装的SVC总容量约为9万Mvar（包括已退役装置）。STATCOM装置在20世纪主要以示范工程为主，从上世纪90年代末到本世纪初，STATCOM在日本及欧美得到了广泛应用，尤其是在冶金、铁道等需要快速动态无功补偿的场合。 2001~2003年，美国在输电网接连投运了百Mvar级的大容量STATCOM，表明STATCOM在输电网中已完全进入实用阶段。由于都是基于电压源换流器技术，这些STATCOM装置仅通过改变母线接线方式，就可以变成背靠背的直流输电，能对电网的潮流进行更有效的控制。据ABB公司2001的统计，目前全世界SVC的投运容量超过32 000 Mvar， STATCOM的投运容量已超过1 500 Mvar。
3 动态无功补偿装置的工作原理及其在输电网中的应用
3.1 SVC的工作原理及在电网中应用
TCR+TSC型SVC的基本拓扑结构见图1。它由1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成，在实际系统中，TSC及无源滤波的组数可根据需要设置。
TCR的工作原理是通过控制与相控电抗器连接的反并联晶闸管对的移相触发脉冲来改变电抗器等效电纳的大小，从而输出连续可变的无功功率。图1中两个晶闸管分别按照单相半波交流开关运行，通过改变控制角α可以改变电感中通过的电流。α的计量以电压过零点为基准，α在90o～180o之间可部分导通，导通角增大则电流基波分量减小，等价于用增大电抗器的电抗来减小基波无功功率。导通角在90o～180o之间连续调节时电流也从额定到0连续变化，TCR提供的补偿电流中含有谐波分量。
TSC的工作原理是根据负载感性无功功率的变化通过反并联晶闸管对来切除或者投入电容器。这里，晶闸管只是作为投切开关，而不像TCR中的晶闸管起相控作用。在实际系统中，每个电容器组都要串联一个阻尼电抗器，以降低非正常运行状态下产生的对晶闸管的冲击电流值，同时避免与系统产生谐振。用晶闸管投切电容器组时，通常选取系统电压峰值时或者过零点时作为投切动作的必要条件。由于TSC中的电容器只是在两个极端的电流值之间切换，因此它不会产生谐波，但它对无功功率的补偿是阶跃的。
TCR和TSC组合后的运行原理为：当系统电压低于设定的运行电压时，根据需要补偿的无功量投入适当组数的电容器组，并略有一点正偏差（过补偿），此时再利用TCR调节输出的感性无功功率来抵消这部分过补偿容性无功；当系统电压高于设定电压时，则切除所有电容器组，只留有TCR运行。图2给出了该控制方式下稳定系统电压时采用的控制框图，控制器所需信号为系统线电压和线电流。如果用于补偿系统无功功率或校正系统功率因数，只需将电压设定值改为相应的无功设定值或功率因数设定值即可。控制规律采用可变参数的PI 调节器，其算法简单、可靠，而且易实现 。
SVC应用于电力系统中对系统产生的影响有：① 增强系统的暂态稳定性。SVC安装于中长距离输电线路中点可以改善系统的暂态稳定性，其P—δ特性曲线给故障后电机提供的减速面积和暂态裕量比没有补偿的情况下要大。② 有力的支持系统电压，防止电压崩溃。系统发生故障或者负荷电流（尤其是无功电流）急剧增高的瞬间，SVC能够对系统进行瞬时无功补偿来支撑电压以抑制电压崩溃的趋势。③ 有效的阻尼系统振荡。TCR可以用极高的速度平滑地调节无功和电压，具有调制状态工作的可能。它可以在一个与工频50 Hz不同的频率下作适当浮动，如果浮动与系统摇摆或振荡频率相同而相位相反，就可以增大系统的阻尼而抑制振荡。④ 补偿不平衡负荷。负荷不平衡时，SVC不平衡控制策略可以补偿系统使供电电流变成三相平衡，能够使单相负荷变成三相平衡负荷而没有无功分量。⑤ 抑制负荷侧电压波动和闪变，校正功率因数。 SVC也有其自身的弱点，它是阻抗型补偿，随着电压的降低其无功输出也会与电压成平方关系降低，若采用基于电压源逆变器的STATCOM将会取得更好的效果。
3.2 STATCOM的工作原理及在电网中应用
我国首次研制成功的±20 Mvar STATCOM的总体构成框图见图3。它主要由直流电压源（通常以直流电容代替）、基于GTO的逆变器和连接变压器3部分组成。以二极管构成的整流桥从交流系统吸取少量有功功率对直流电容C充电，保持其电压稳定。控制器根据电网无功变化情况，通过6 个全控型开关器件构成的三相逆变器向系统输入感性或容性无功。STATCOM 向系统注入的无功Q为
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